4103展馆导游机器人轮式行走系统设计.doc

本科毕业设计说明书（论文）第页共NUMPAGES28页1引言1.1导游机器人的研究意义第一台的工业机器人是美国在1961年推出的，现在，随着社会的不断发展，机器人技术已经涉及到了很多的领域，譬如：传感器技术、控制工程、精密机械、动力学、计算机科学技术、人工智能等领域。机器人也是自二十世纪以来发展的十分迅速的一个重要的高科技领域，它是各个学科的前沿技术的应用。机器人的出现与发展使得传统工业生产的方式发生了翻天覆地的变化，让我们的生产方式从手工作业发展到机械化、自动化到现在的智能化。进入本世纪之后，人类已经发现机器人已经不知不觉的逐渐的开始深入到工业、服务、医疗、卫生、娱乐等方面[1]。导游机器人的研究不是一门专业的科学，它是由很多学科相互渗透，相互交叉的。对导游机器人的研究具有非常广的应用前景和巨大的理论价值。现在，导游机器人己经被我们当作为一种服务的工具。如今，随着我们生活水平的提高和科学技术的快速发展，机器人的用处已经越来越广泛，它可以承担各种工作。机器人以前都是在工厂和车间里工作的，现在已经开始走向室外、大海甚至是太空。具有人工智能的自主式机器人正在向制造业以外的方向扩展，这些非制造业包括了航空、深海探测、军事侦察和打击、建筑、救护医疗、家庭服务、农业生产、自动化办公和自然灾害救援等，如飞行机器人、海难救援机器人、化肥和农药喷撒空中机器人、护理机器人等[2]。最近几年来，对导游机器人的研究受到了很多学者的重视，各种仿生的、智能的导游机器人越来越多，在很多的展馆内，你都可以看到它们的身影，也许你已经享受过它们带给你的优越的服务。导游机器人可以和人对话，向你讲解展馆内展出物的知识。也可以像人类一样行走，还可以有各种各样的表情，这样你就会不知不觉的忘记你的导游是个机器人。1.2国内导游机器人发展现状导游机器人的研究在国内起步较晚，但经过多年来的长足的发展也取得了很大进步，但大多数研究尚处于某个单项研究阶段。国内的导游机器人研究主要经历了算法的研究和仿真、国外机器人平台的引进和自主开发三个阶段[3]。下面是中国对导游机器人的一些研究成果。清华V型智能车THMR-V是清华大学智能技术与系统国家重点实验室在中科院院士张钱教授主持下研制的新一代智能导游机器人[4]，它可以在普通的马路上行进，也可以在高速公路上行进，它非常成功的获得了专利成果。THMR-V的车体是用小型的厢车改装的，它的避障检测系统是由一台可以识别色彩的摄像机和一台激光测距仪所组成的，它的定位导航系统是由DGPS(通过在固定测站和流动测站上进行同步观测，利用在固定测站上所测得卫星定位误差数据改正流动测站上定位结果的卫星定位)、磁罗经（利用地磁场固有的指向性测量空间姿态角度的）、光电码盘（光学玻璃制成，在上面刻有许多同心码道，每个码道上都有按一定规律排列的透光和不透光部分）所组成的。运动的控制、信息的处理、集中、路径的规划、语音的交流、视觉的识别等功能是由两个计算机系统有分工的控制的。距离信息的处理、GPS信息的处理、人机的交流管理、运动控制等功能是由四台工业控制计算机分别完成的。根据设计的要求，在高速公路上，THMR-V的行驶速度可以达到80千米每小时，在普通的道路上可以达到20千米每小时。现在THMR-V已经可以在相对复杂的环境下，进行目标跟踪和自主避障行驶。清华V型智能车THMR-V的研究涉及到了五个方面的关键技术：1、基于地图的全局路径规划技术，2、基于传感器信息的局部路径规划技术，3、路径规划的仿真技术，4、传感技术、5、信息融合技术[5]。DY-I型导游机器人是海尔一哈尔滨工业大学机器人技术公司最近推出的新一代智能导游机器人，该机器人由伺服驱动系统、多传感器信息、避障及路径规划系统、语言识别及语言合成系统组成。DY-I拥有良好的视觉识别功能、可以自主行驶、可以和人进行语言和简单的肢体交流，并且它还有自己的面部表情，是智能型的导游机器人。DY-I的总高度约有170cm，重量在100kg左右，它有两只很大的眼睛，拥有可以自如活动的手臂，行走机构是轮式的，从外表看它是金属的，其实只是表面涂了金属质感的漆，它是用一种非常特殊的玻璃钢做成的。12个超声波传感器被装在DY-I的身体的各个部位，用来作为感觉器官，所以DY-I的感觉器官非常的敏锐，这样就可以很好的分辨障碍物的性质，并进行识别。与THMR-V一样DY-I也装有能分辨色彩的摄像机作为它的眼睛。它的脸部是仿照人的脸部轮廓制造的，所以看起来很真实，它也会跟人一样眨眼睛，说话的时候嘴唇也是跟人一样一张一合的，这些功能的设计都使得DY-I更具有亲和力，更容易被人认可。DY-I可以靠下部的轮式行走机构在展馆内自由的避障行走，它的感官很灵敏，如果在行进的过程中遇到人，它就会停下来跟游客友好的打个招呼，并